Hubbard U跟DFT+U是一个意思吧？

ra2ghgzh

我看一篇文献时，作者使用vasp做了GGA+U计算，并给出了Hubbard U parameter。
我以为这个跟LDA+U是一个意思，但是很奇怪为什么没有给J的数值。
然后我就在vasp的手册上搜索关键词“Hubbard”，结果一个也没收到。
我现在的猜想是Hubbard U跟DFT+U是一个意思，Hubbard U parameter=LDAUU-LDAUJ。
不知道是不是这样，麻烦大神给科普一下，谢谢。

卡开发发

1、现在第一性原理计算中指的Hubbard U就是DFT+U，LDA+U和GGA+U都是DFT+U。不过有些程序还是称为LDA+U而已，实际上交换-关联泛函还是可以用GGA的，也就是GGA+U。Hubbard模型的原始定义稍有不同，早期的能带模型是基于自由电子气而非DFT。DFT+U中，比起原始的Hubbard模型中，形式稍有不同，DFT本身能够描述一部分交换-关联作用，所以还需要额外扣除d、f电子重复被计入的交换-关联作用。这样，在概念上，你大体可以把d、f电子局域在原子上的看成是on site的，其余电子是off site的，同一个原子的on site的电子之间相互作用被Hubbard term描述，其余相互作用被DFT所描述。

2、在VASP里面主要支持两种DFT+U的方式，一种是Anisimov早期提出的DFT+U（LDAUTYPE=1，交换部分无自旋劈裂情形为LDAUTYPE=4），一种是被Dudarev等简化后的DFT+U（LDAUTYPE=2）。Dudarev的方法目前使用比较广泛，只要求设置Ueff=U-J，如果没提到J，有可能文献指的U其实是Ueff。

ra2ghgzh

卡开发发 发表于 2017-9-13 12:51
1、现在第一性原理计算中指的Hubbard U就是DFT+U，LDA+U和GGA+U都是DFT+U。不过有些程序还是称为LDA+U而已 ...

多谢指导

珊珊来迟

卡开发发 发表于 2017-9-13 12:51
1、现在第一性原理计算中指的Hubbard U就是DFT+U，LDA+U和GGA+U都是DFT+U。不过有些程序还是称为LDA+U而已 ...

想请问老师LDAUTYPE=2时一定要设置ISPIN=2吗？可以ISPIN=1吗？
我看手册的意思如果是不考虑自旋极化的体系，貌似要用LDAUTYPE=4，但是设置4之后计算出现了错误：forrtl: severe (174): SIGSEGV, segmentation fault occurred

卡开发发

珊珊来迟 发表于 2019-6-19 19:09
想请问老师LDAUTYPE=2时一定要设置ISPIN=2吗？可以ISPIN=1吗？
我看手册的意思如果是不考虑自旋极化的体 ...

印象中应该可以。LDAUTYPE=4是LDAYTYPE=1的非自旋极化版本，与LDAYTYPE=2无对应关系。

珊珊来迟

卡开发发 发表于 2019-6-19 19:51
印象中应该可以。LDAUTYPE=4是LDAYTYPE=1的非自旋极化版本，与LDAYTYPE=2无对应关系。

嗯嗯又看了一下手册，LDAUTYPE=1与4是对应的。

手册中写LDAUTYPE=2是LSDA+U，这的S应该就是指自旋极化吧？所以我不太清楚它是不是指ispin=2时才可以用？
而LDAUTYPE=4写的则是“LDA+U instead of LSDA+U”
我主要是想看+u之后的带隙，想和实验值更接近，测试了一下，LDAUTYPE=2, ISPIN=2时比LDAUTYPE=2, ISPIN=1时带隙比实验值更偏小了（因为up和down相同，所以只看了up），而且ISPIN=2时能带形状也发生了变化。所以我认为对于非自旋极化体系设置ispin=2应该不合理吧。
所以所有体系都采用LDAUTYPE=2, ISPIN=1计算的，这样是可以的是吗？

卡开发发

珊珊来迟 发表于 2019-6-19 20:46
嗯嗯又看了一下手册，LDAUTYPE=1与4是对应的。

手册中写LDAUTYPE=2是LSDA+U，这的S应该就是指自旋极化 ...

1、S指的是自旋极化，但我印象中对于非自旋极化体系设置不设置ISPIN=2且开启LDAUTYPE=2结果没问题。
2、你的截图已经写了LDAUTYPE=4 same as LDAUTYPE=1..所以不应该拿LDAUTYPE=2自旋极化和LDAUTYPE=4非自旋极化去比较。
3、如果相同的参数仅仅只是ISPIN不同，那么你应该优先排查体系在ISPIN=2下的总磁矩和局域磁矩都为0且SCF都是严格收敛的，否则你的体系可能是自旋极化的却做了不合理的非自旋极化计算。确实，某些plain DFT计算闭壳层的情况有可能在DFT+U或杂化泛函的计算得到的结果可能是反铁磁性的，这是自作用引起的离域化误差。
4、应该允许非自旋极化体系做ISPIN=1且LDAUTYPE=2的计算，但对于自旋极化体系一定要用ISPIN=2，并不是凑出来和你想象符合的结果就一定是正确的。
5、对于d、f电子，LMAXMIX要分别设置到4、6，否则SCF难收敛也有可能得到不正确的结果，这是个人经验。

dindindindindin

感觉楼上非常专业啊，学习了！

vverawei

卡开发发 发表于 2019-6-20 01:03
1、S指的是自旋极化，但我印象中对于非自旋极化体系设置不设置ISPIN=2且开启LDAUTYPE=2结果没问题。
2、 ...

老师您好，请问是只有做结构优化和自洽计算的时候才＋U和设置magmom吗？还是说在做能带和态密度等计算中都需要＋U和magmom呢？

卡开发发

vverawei 发表于 2021-12-9 21:11
老师您好，请问是只有做结构优化和自洽计算的时候才＋U和设置magmom吗？还是说在做能带和态密度等计算中 ...

应该+U的体系原则上应该是从优化结构到计算性质都加。

vverawei

卡开发发 发表于 2021-12-9 21:35
应该+U的体系原则上应该是从优化结构到计算性质都加。

好哒好哒，谢谢老师!

vverawei

卡开发发 发表于 2021-12-9 21:35
应该+U的体系原则上应该是从优化结构到计算性质都加。

老师您好，不好意思再打扰您一下，如果有些文献中并没有给出相应过渡元素例如铜的U值，而我在计算中感觉是需要给它＋U的，例如我现在在优化Cu5.5C6S6这样的一个结构，后续还要算它的静态自洽、dos和band的图以及有效质量等等，我应该怎么设置呢？是根据它的轨道上单电子的情况吗？

卡开发发

vverawei 发表于 2021-12-10 17:00
老师您好，不好意思再打扰您一下，如果有些文献中并没有给出相应过渡元素例如铜的U值，而我在计算中感觉 ...

1、Cu应该有U，但具体化学环境能否和你要的一致我不好说。
2、Cu应该是d10的电子组态，一般的线性响应方法可能不见得能得到合适的U。

vverawei

卡开发发 发表于 2021-12-10 17:06
1、Cu应该有U，但具体化学环境能否和你要的一致我不好说。
2、Cu应该是d10的电子组态，一般的线性响应方 ...

好的老师，谢谢您，那我就先设几个大概的值然后分别去看它的带隙，做一个类似那种收敛的测试，您看这个方法可以吗？

卡开发发

vverawei 发表于 2021-12-10 17:44
好的老师，谢谢您，那我就先设几个大概的值然后分别去看它的带隙，做一个类似那种收敛的测试，您看这个方 ...

不大行，要不就找个primitive cell用DFT+U凑一下杂化泛函的结果算了。